ansys熱力學分析步驟的案例
使用ANSYS Workbench進行茶壺的熱力學分析
使用ANSYS Workbench進行茶壺的熱力學分析
李安民
Thermal Analysis of Teapot using ANSYS Workbench
Julian Lee
摘要：使用穩態分析裝滿開水的茶壺的熱分布和熱流量，對比陶瓷材料和鋼材作茶壺材料的熱力學特性。使用瞬態分析模擬水降溫過程，得到溫度分布和熱流量，瞬態分析同樣使用兩種材料進行對比分析。
關鍵字：仿真；有限元；ANSYS Workbench；熱力學分析
分析視頻教程將在2023年3月23日19:30在技術鄰進行直播，歡迎前來觀看以及和作者討論。
本教程使用了ANSYS 2023和ANSYS2022，兩個版本在本教程范圍內操作完全相同。
1 穩態分析（Stead-State Thermal）
1.1 陶瓷材料（Porcelain）
1. 打開ANSYS Workbench，建立Steady State Thermal System
雙擊Toolbox中的Steady-State Thermal或者將其拖到Project Schematic中，如下圖所示：
2. 定義鋼材和陶瓷的本構模型，鋼材的本構模型默認存在，從Thermal Material添加Porcelain。
雙擊第2行Engineering Data，在Engineering Data選項卡中點擊Engineering Data Sources。在Engineering Data Sources表中選擇序號為12的Thermal Materials選項，然后在其下Outline of Thermal Material中選擇43號Porcelain。
陶瓷的比熱容（Thermal Conductivity）為5W/(m?℃)，點擊B列的加號，在C列出現紫色書的圖標，表示材料在待用材料冊中。
展開 ANSYS 12.0熱力學有限元分析從入門到精通
張秀輝，胡仁喜等著_Pg491.part1.rar
ANSYS 12.0熱力學有限元分析從入門到精通_12636670_北京市：機械工業出版社_2010.07_王澤鵬，張秀輝，胡仁喜等著_Pg491.part2.rar
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展開 自己翻譯的英文ansys教程資料（混合器分析-熱力學）
這次帶來的熱力學分析，靜態混合器的部分
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ANSYS Tutorial Static Mixer翻譯.pdf
ANSYS Tutorial Static Mixer原版.pdf
如有紕漏，望高人指正
ansys12.0熱力學有限元分析從入門到精通（附光盤內容）
ansys軟件是融結構、熱、流體、電磁、聲學多物理場于一體的大型通用有限元分析軟件。包括多個模塊，不但可進行隱式分析，也可進行顯式分析，并且可進行多物理場間的復雜耦合分析。本書分為兩部分，第1部分講述了基本傳熱學理論和應用ansys進行穩態、瞬態熱分析的基本思路，以及進行非線性分析的注意事項；第2部分結合熱分析工程實例，這些實例涵蓋了坯料電磁感應加熱、零件淬火、鑄造、鍛造、焊接、熱電耦合分析等典型應用實例，由淺入深，詳細講述了應用ansys進行熱分析的基本操作步驟。本書注重方法和思路，重點介紹了應用ansys進行與熱相關的耦合分析方法，包括間接耦合分析、直接耦合分析。耦合場領域包括熱一結構耦合、熱一流體耦合、熱一電耦合、熱一電一磁耦合等，以及隱式熱一結構顯式聯合應用進行分析的方法。本書可供汽車、壓力容器、國防軍工、土木工程、金屬熱加工等行業進行熱分析與產品開發使用，也可以作為大學本科學生與研究生進行熱分析的參考教材。目錄:
前言
第1章ansys熱分析簡介及常用操作
1.1ansys熱分析簡介
1.1.1ansys的熱分析能力
1.1.2ansys熱分析分類
1.1.3ansys中與熱相關的耦合場分析種類
1.1.4ansys中熱分析單元簡介
1.2ansys中常用操作
1.2.1拾取操作
1.2.2顯示操作
第2章熱分析基礎知識
2.1傳熱學基本理論
2.1.1符號與單位
2.1.2熱傳遞的方式
2.1.3熱力學第一定律
地址轉到：http://forums.caenet.cn/showtopic-549565.aspx
展開 
熱力學分析
009熱力學分析
009熱力學分析.part1.rar
009熱力學分析.part2.rar
基于cosmol軟件的光纖熱力學分析
在本模塊領域中我們需要用到的物理場分別為固體力學和固體傳熱以及多物理場耦合的分析，下面進行簡單的介紹：
首先先建立光線結構模型，在這里我們選擇應力偏振型熊貓光纖作為分析（最外層是PML，要求與接觸材料的折射率一致，在這里就不做過多簡述：
其次，要進行物理場的研究，在這里我們分別構建固體力學以及固體傳熱物理模型，具體固體力學配置如下所示，由于我們光纖的材料主要是二氧化硅成分，所以設置為線彈性材料，由于纖芯和包層是一體的所以在受熱過程中將二者作為一個整體，限制纖芯因為熱應力作用而膨脹（理想情況）
在固體傳熱部分我們通過將外部環境作為加熱源，采用面外熱通量的形式對結構進行加熱，設定面外熱通量溫度為298.5K，將光纖結構的外層設定為熱絕緣層。詳細見下面圖組：
最后我們將固體力學與固體傳熱之間用多物理場進行耦合，并且在研究的最后對結構進行網格的劃分如下圖所示：
最后通過運行程序得到如下表面溫度的結果，這與光纖中不同區域的材料系數有關（例如所設定的熱膨脹系數有關），可以看出光纖端面處不同部位的溫度也會有所差異，因為耦合到了固體力學結構的應力分布區域也會呈現出不同的趨勢。
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展開 abaqus鼓式制動器熱力學分析
300請人用abaqus做個鼓式制動器的熱力學分析，網格已劃分好，有意向q245006749
【CAE案例】壓力容器在高溫高壓下的熱力學耦合分析
因此，在其設計階段需要對其做熱力學的分析。
本案例對某壓力容器的裂紋做了瞬態的熱力學耦合分析。本案例所采用的容器為軸對稱的圓柱體，因此可以將該圖形簡化成二維平面。案例的內壁上有一層包層來保護金屬底座。在此計算中，容器遇到冷沖擊，在包層和金屬層的邊界處出現裂紋。本案例將計算這種瞬態下容器的溫度場和應力場。
02 問題描述
本案例主要模擬了存在裂紋的壓力容器在受熱和內部壓力的情況下，熱傳遞的情況，以及裂紋演變的情況。
特殊的是，根據壓力容器的結構，其內部與熱源接觸的部分為包層（圖1），外部為結構鋼（圖2），因此，在分析此類特殊結構時需要將兩種材料分開定義。
此外，本次仿真最終會給出壓力容器從室溫到受熱升溫的整個過程，因此材料的力學性能，如楊氏模量E，容積熱容量ρcp會隨溫度變化。
在通用結構仿真軟件中，可以通過定義Function的形式定義不同溫度下材料的力學性能。在分析受力部分時，需要考慮壓力容器受熱對其力學性能產生的影響，因此需要使用熱力耦合的方式進行計算。
本案例材料受熱的物理參數呈非線性變化，熱源也呈非線性，模擬了0到8000秒過程中的溫度變化（7到50攝氏度）。在第51秒時突然加入50攝氏度的熱源。此外，容器受到內部壓力和Y軸正方向的拉力,初始壓力為1.188MPa，到20秒時壓力達到最大，為19.188MPa，并呈非線性增長。Y方向的拉力從初始的5.45MPa，在20秒內增長至88.09MPa，也呈非線性增長。
展開 【CAE案例】壓力容器在高溫高壓下的熱力學耦合分析
因此，在其設計階段需要對其做熱力學的分析。
本案例對某壓力容器的裂紋做了瞬態的熱力學耦合分析。本案例所采用的容器為軸對稱的圓柱體，因此可以將該圖形簡化成二維平面。案例的內壁上有一層包層來保護金屬底座。在此計算中，容器遇到冷沖擊，在包層和金屬層的邊界處出現裂紋。本案例將計算這種瞬態下容器的溫度場和應力場。
02 問題描述
本案例主要模擬了存在裂紋的壓力容器在受熱和內部壓力的情況下，熱傳遞的情況，以及裂紋演變的情況。
特殊的是，根據壓力容器的結構，其內部與熱源接觸的部分為包層（圖1），外部為結構鋼（圖2），因此，在分析此類特殊結構時需要將兩種材料分開定義。
此外，本次仿真最終會給出壓力容器從室溫到受熱升溫的整個過程，因此材料的力學性能，如楊氏模量E，容積熱容量ρcp會隨溫度變化。
在通用結構仿真軟件中，可以通過定義Function的形式定義不同溫度下材料的力學性能。在分析受力部分時，需要考慮壓力容器受熱對其力學性能產生的影響，因此需要使用熱力耦合的方式進行計算。
本案例材料受熱的物理參數呈非線性變化，熱源也呈非線性，模擬了0到8000秒過程中的溫度變化（7到50攝氏度）。在第51秒時突然加入50攝氏度的熱源。此外，容器受到內部壓力和Y軸正方向的拉力,初始壓力為1.188MPa，到20秒時壓力達到最大，為19.188MPa，并呈非線性增長。Y方向的拉力從初始的5.45MPa，在20秒內增長至88.09MPa，也呈非線性增長。
圖1圖2
03 驗證結果
壓力容器在第8000秒時的受熱狀態為：溫度最高的部位位于包層與熱源接觸的部位，為50攝氏度，溫度最低的部位為金屬最外圈，為48.3攝氏度。熱量從包層逐漸傳遞到金屬部分，符合傳熱的規律。
展開 基于meshfree的瞬態熱力學分析以及與workbench對比
本次分析中散熱片選取左側面為固定溫度施加面，溫度函數定義、溫度加載面選取以及定義如下：
fig4 固定溫度施加
Fig5 溫度時間函數
2.熱對流設置
固體表面與固體內部之間的熱交換，屬于瞬態熱力學分析中的邊界條件。本次分析的環境溫度為28度，熱對流系數為30W/m2 *℃，邊界條件的選取以及參數的設定如圖所示：
Fig6 熱對流定義
完成設置之后便可以直接進行運行分析，對時間步的設置如圖，分析時間為30s，時間步為30步，內存選用4GB，計算完成時間為120s。
Fig7 時間步設置
Fig8 計算時間
計算結果
計算完成之后便可以在分析結果中查看。
Fig9 溫度云圖
可以看到，散熱片整體的溫度在70-90度之間，最大最小值位置如上圖所示。
展開 ANSYS熱力分析與經典例子
ANSYS熱力分析經典例子
ANSYS模態分析步驟
如果需要看其他階模態，執行Main Menu>General Postproc>Read results>NextSet,重復執行上述步驟即可
ANSYS 流固耦合分析的基本步驟
ANSYS 流固耦合分析的基本步驟
ANSYS在原有Mechanical APDL(也叫ANSYS Classical)的基礎上，相繼合并開發了ANSYS Workbench CFX和ANSYS CFX,從12.0版本開始又合并集成了另一款著名的計算流體力學軟件FLUENT。通過堅持不懈的努力，ANSYS流固耦合分析從單向到雙向、從簡單二維模型到復雜三維模型、從小變形分析到基于動網格或網格重構的大變形分析，功能不斷增加，分析能力大幅加強、分析結果日益精確。
同時，由于集成了多個產品，流固耦合的分析使用方法也變得多種多樣，比如可以通過Mechanical APDL Product Launcher設置基于MFX的雙向耦合分析，可以通過Mechanical APDL本身設置與CFX或FLUENT的單向耦合分析，可以通過ANSYS Workbench設置與CFX和FLUENT的單向耦合分析，通過ANSYS Workbench平臺設置ANSYS和CFX的雙向耦合分析，
到13.0版本雖然還不支持ANSYS與FLUENT的雙向耦合分析，但是通過第三方軟件MPCCI也可以輕松實現雙向耦合分析，具體的可行性設置方式如表1所示。
展開 Ansys 案例研究 | 瞬態熱力耦合分析—PCB 組件上的熱應力生成
因此，評估 PCB 可靠性必須進行瞬態熱力耦合分析，即先分析動態溫度場，再計算由此產生的熱應力。
目標
通過高保真建模仿真，系統觀察并量化印刷電路板（PCB）上關鍵元器件在瞬態熱載荷作用下的力學響應與應力表現。
方法闡述
本研究采用瞬態熱-力順序耦合仿真方法。首先，基于元件的真實功耗曲線與環境邊界條件，進行高精度瞬態熱分析，獲取從啟動、負載變動到穩態的全過程溫度場時序數據。隨后，將該瞬態溫度場作為體載荷映射至結構模型，通過有限元分析求解其引發的熱應力與應變場。
仿真步驟
1.打開 ANSYS Workbench，創建“瞬態熱力學系統（Transient Thermal System）”。
2.關聯結構分析，將“瞬態結構系統（Transient Structural System）”拖拽至瞬態熱力學系統的求解（Solution）單元格上，實現兩個分析系統間四個單元的共享。
3.定義部件的材料屬性，此處示例使用的是鋼，實際應用中應需根據真實材料設置參數。
4.導入模型，其效果如圖所示。
5.分配材料至幾何體。
6.在模型上施加相關的熱邊界條件，如圖 2 所示。
7.求解該模型，然后將本次分析結束時刻或每個時間步的溫度作為初始體溫度輸入到瞬態結構分析中（如圖 3 所示）。用戶可以從瞬態熱分析的溫度圖表中復制并粘貼源時間（Source Time）和分析時間（Analysis Time）的數據。
8.在 PCB 板孔位處添加固定支撐。
展開 基于Adams與Ansys的噴漿機斷臂仿真分析 附ANSYS和ADAMS聯合仿真步驟--剛柔混合模型
后臂斷裂位置與有限元結果對比
下載地址：ANSYS和ADAMS聯合仿真步驟--剛柔混合模型建立
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